一文全面了解超細(xì)粉體的表面包覆技術(shù)

眾所周知，超細(xì)粉體（通常是指粒徑在微米級或納米級的粒子）具有比表面積大、表面能高及表面活性大等特點，因而具有許多大塊材料難以比擬的優(yōu)異的光、電、磁、熱和力學(xué)性能。然而由于超細(xì)粉體的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、界面與表面效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)，使其在空氣中和液體介質(zhì)中容易發(fā)生團(tuán)聚，若不對其進(jìn)行分散處理，則團(tuán)聚的超細(xì)粉體就不能完全保持其特異性能。
據(jù)了解，對超細(xì)粉體進(jìn)行分散處理的有效途徑是對其進(jìn)行表面改性。近年來，粉體表面改性技術(shù)成為人們關(guān)注的熱點技術(shù)之一。其中，表面包覆改性是表面改性技術(shù)中重要的一種。包覆，又被稱為涂覆或涂層，是利用無機(jī)物或有機(jī)物對礦粒表面進(jìn)行包覆以達(dá)到改性的方法。
粉體的表面包覆是根據(jù)需要在其表面引入一層包覆層，這樣改性后的粉體可以看成是由“核層”和“殼層”組成的復(fù)合粉體。通過在粉體表面涂敷一層化學(xué)組成不同的覆蓋層，能夠使其具有生物兼容性，提高其熱、機(jī)械及化學(xué)穩(wěn)定性，改變其光、磁、電、催化、親水、疏水以及燒結(jié)特性，提高其抗腐蝕性、耐久性和使用壽命等。
超細(xì)粉體包覆技術(shù)所形成的核/殼結(jié)構(gòu)是一種新型的復(fù)合結(jié)構(gòu)，據(jù)了解，目前對于其形成機(jī)理，學(xué)者們的觀點主要有靜電相互作用、化學(xué)鍵合、過飽和度、吸附層媒介等。
1)庫侖靜電引力相互吸引機(jī)理。這種觀點認(rèn)為，包覆劑帶有與基體表面相反的電荷，靠庫侖引力使包覆劑顆粒吸附到被包覆顆粒表面。
2)化學(xué)鍵機(jī)理。通過化學(xué)反應(yīng)使基體和包覆物之間形成牢固的化學(xué)鍵，從而生成均勻致密的包覆層。包覆層與基體結(jié)合牢固，不易脫落，但需要基體表面具備一定的官能團(tuán)。
3)過飽和度機(jī)理。這種機(jī)理從結(jié)晶學(xué)角度出發(fā)，認(rèn)為在某一pH值下，有異相物質(zhì)存在時，如溶液超過它的過飽和度就會有大量的晶核立即生成，沉積到異相顆粒表面形成包覆層，此時晶體析出的濃度低于溶液中無異相物質(zhì)時的濃度。這是由于在非均相體系的晶體成核與生長過程中，新相在已有的固相上成核或生長，體系表面自由能的增加量小于自身成核(均相成核)體系表面自由能的增加量，所以分子在異相界面的成核與生長優(yōu)先于體系中的均相成核。
超細(xì)粉體表面包覆的基本原則
在復(fù)合材料的設(shè)計中重要的技術(shù)問題就是材料的界面結(jié)合。復(fù)合粉體的終性能取決于包覆層與芯核及其界面結(jié)合狀況。要想得到優(yōu)良的界面結(jié)合，就必須考慮以下幾方面的因素：
1)滿足相間熱力學(xué)的共容性；
2)滿足相間熱力學(xué)的共存性；
3)包覆層與芯核間有較好的潤濕性。
超細(xì)粉體的表面包覆方法
目前關(guān)于超細(xì)粉體的表面包覆技術(shù)根據(jù)不同方式有幾種分類方法。如按照反應(yīng)體系狀態(tài)可分為：固相包覆法、液相包覆法、氣相包覆法；按殼層物質(zhì)性質(zhì)分為：金屬包覆法、無機(jī)包覆法和有機(jī)包覆法；按照包覆性質(zhì)可分為：物理包覆法和化學(xué)包覆法等等。